模拟量处理和PID控制
模拟量闭环控制一般用PID
模拟量闭环控制一般用PID。
需要较好的动态品质和较高的稳态精度时，可以选用PI控制方式；控制对象的惯性滞后较大时，应选择PID控制方式。
各部分的作用如下：
在P，I，D这三种控制作用中，比例部分与误差信号在时间上是一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比的调节作用，具有调节及时的特点。
比例系数KC越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数系统，KC过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。
控制器中的积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化，因此积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。
但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性带来不良影响，因此很少单独使用。
积分时间常数TI增大时，积分作用减弱，系统的动态性能(稳定性)可能有所改善，但是消除稳态误差的速度减慢。
根据误差变化的速度(即误差的微分)，微分部分提前给出较大的调节作用。
微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节更为及时，所以微分部分具有超前和预测的特点。
微分时间常数增大时，超调量减小，动态性能得到改善，但是抑制高频干扰的能力下降。
PLC对模拟量信号是怎么进行处理的
PLC对模拟量信号是怎么进行处理的模拟量信号是自动化过程控制系统中最基本的过程信号(压力、温度、流量等)输入形式。
系统中的过程信号通过变送器，将这些检测信号转换为统一的电压、电流信号，并将这些信号实时的传送至控制器(PLC)。
PLC通过计算转换，将这些模拟量信号转换为内部的数值信号。
从而实现系统的监控及控制。
从现场的物理信号到PLC内部处理的数值信号，有以下几个步骤：从以上PLC模拟量的信号输入流程可以看到，在自动化过程控制系统中，模拟量信号的输入是非常复杂的。
但是，在现目前的工业现场，对模拟量信号的处理已基本都采用电流信号方式进行传输，相比于电压信号方式，电流信号抗干扰能力更强，传输距离更远，信号稳定。
这里就PLC对模拟量信号的转换过程进行一个简单的分解介绍。
1PLC对模拟量信号的转换西门子S7-200SMART PLC模拟量模块对模拟量信号的转换范围台达DVP系列模拟量模块对模拟量信号的转换范围从以上可以看到：1、模拟量信号接入PLC后，PLC将模拟量信号转换为了整型数据，不是浮点数(如西门子-27,648 到 27,648);2、不同品牌的PLC对模拟量转换范围是有差异的(如西门子-27,648 到 27,648;台达-32,384 到 32,384);3、PLC同一个模块对不同类型的模拟量信号的转换范围是一致的(如西门子对±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模拟量信号的转换范围均为-27,648 到 27,648);故从以上几点我们可以知道，接入PLC的模拟量信号还需要进行再转换处理，才可以得到与实际物理量相匹配的数据;在进行数据转换处理的时候，还应该与使用的PLC模块的处理数据范围相对应。
2PLC数据转换处理过程1、模拟量信号与PLC转换数据之间的转换从以上内容知道，从PLC直接读取到的模拟量信号为整型数据，整型数据无法直观的反馈出实际的物理量大小，故为了能够直观的反馈出现场的过程信号情况，还应该将这些整型数据转换为反馈直观真实的浮点数信号。
第七章--数字PID控制及其算法
式中：
KI
KP
T TI
KD
KP
TD T
增量控制算式
整理得：Yn KP KI KD en KP 2KD en 1 KDen 2
d0en d1en 1 d2en 2
式中：
d0
K
P
1
T TI
TD T
d1
KP
1
2TD T
一开始： 比例调节作用→比例输出Y1
随后： 积分作用→在同一方向，在Y1 的根底上输出值不断增大
最后： PI调节器的输出趋于稳定值 KIKPe(t)
第七章 数字PID控制及其算法
③优缺点 优点：克服了比例调节有静差存在的缺点，又防止
了积分调节响应慢的缺点，静态和动态特性 得到了改善。 缺点：当控制对象具有较大的惯性时，无法得到很 好的调节品质。
1
KPen en
1
KP
T TI
en
KP
TD T
en
2en
1
en
2
Y n
1
KP
en
en
1
T TI
en
TD T
en
2en
1
en
2
Yn 1 KPenen 1 Ien Den 2en 1 en 2
式中：e(n)=w－u(n)：w—给定值 u(n)—第n次实际输入值
KP—比例系数 D=TD/T—微分系数
在模拟控制系统中调节器的正、反作用是靠改变模拟 调节器中的正、反作用开关的位置来实现的。
第七章 数字PID控制及其算法
7.3.1 正、反作用问题
在数字控制系统中，可用两种方法来实现正、反作用控制： 改变偏差E(K)的公式 正作用：E(K)=M(K)-R(K) 反作用：E(K)=R(K)-M(K) 其中M(K)是测量值，R(K)是给定值 对运算结果进行改变 E(K)计算公式不变，假设需要反作用时，在完成PID运算 之后，先将其结果求补，而后再送到D/A转换器进行转换， 进而输出。
s7-200的PID控制
如何使用S7-200CPU 的PID 控制第一部分、PID 控制S7-200 能够进行PID 控制。
S7-200 CPU 最多可以支持8 个PID 控制回路（8 个PID 指令功能块）。
PID 是闭环控制系统的比例－积分－微分控制算法。
PID 控制器根据设定值（给定）与被控对象的实际值（反馈）的差值，按照PID 算法计算出控制器的输出量，控制执行机构去影响被控对象的变化。
PID 控制是负反馈闭环控制，能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动，使反馈跟随给定变化。
根据具体项目的控制要求，在实际应用中有可能用到其中的一部分，比如常用的是PI（比例－积分）控制，这时没有微分控制部分。
PID 算法在S7-200 中的实现PID 控制最初在模拟量控制系统中实现，随着离散控制理论的发展，PID 也在计算机化控制系统中实现。
为便于实现，S7-200 中的PID 控制采用了迭代算法。
详细的计算方法请参考《S7-200系统手册》中PID 指令部分的相关内容。
计算机化的PID 控制算法有几个关键的参数Kc（Gain，增益），Ti（积分时间常数），Td（微分时间常数），Ts（采样时间）。
在S7-200 中PID 功能是通过PID 指令功能块实现。
通过定时（按照采样时间）执行PID 功能块，按照PID 运算规律，根据当时的给定、反馈、比例－积分－微分数据，计算出控制量。
PID 功能块通过一个PID 回路表交换数据，这个表是在V 数据存储区中的开辟，长度为36 字节。
因此每个PID 功能块在调用时需要指定两个要素：PID 控制回路号，以及控制回路表的起始地址（以VB 表示）。
由于PID 可以控制温度、压力等等许多对象，它们各自都是由工程量表示，因此有一种通用的数据表示方法才能被PID 功能块识别。
S7-200 中的PID 功能使用占调节范围的百分比的方法抽象地表示被控对象的数值大小。
在实际工程中，这个调节范围往往被认为与被控对象（反馈）的测量范围（量程）一致。
模拟量PID参数调节(重要)
模拟量PID参数调节模拟量PID参数调节PID就是比例微积分调节，具体你可以参照自动控制课程里有详细介绍！正作用与反作用在温控里就是当正作用时是加热，反作用是制冷控制。
PID控制简介目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。
自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
一个控控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。
控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。
不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。
比如压力控制系统要采用压力传感器。
电加热控制系统的传感器是温度传感器。
目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID 控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
有利用PI D控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现P ID控制的PC系统等等。
可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet 相连，如Rockwell的PLC-5等。
还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
1、开环控制系统开环控制系统(open-loop controlsystem)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。
在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法及S7200PID应用
PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法[ 2010/6/18 15:15:45 | Author: 廖老师] PID是比例、积分、微分的简称，PID控制的难点不是编程，而是控制器的参数整定。
参数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义，PID控制的原理可以用人对炉温的手动控制来理解。
阅读本文不需要高深的数学知识。
1．比例控制有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温，可以获得非常好的控制品质，PID控制与人工控制的控制策略有很多相似的地方。
下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。
假设用热电偶检测炉温，用数字仪表显示温度值。
在控制过程中，操作人员用眼睛读取炉温，并与炉温给定值比较，得到温度的误差值。
然后用手操作电位器，调节加热的电流，使炉温保持在给定值附近。
操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置（我们将它称为位置L），并根据当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。
炉温小于给定值时，误差为正，在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角，以增大加热的电流。
炉温大于给定值时，误差为负，在位置L的基础上反时针减小电位器的转角，并令转角与位置L的差值与误差成正比。
上述控制策略就是比例控制，即PID控制器输出中的比例部分与误差成正比。
闭环中存在着各种各样的延迟作用。
例如调节电位器转角后，到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时间延迟。
由于延迟因素的存在，调节电位器转角后不能马上看到调节的效果，因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。
比例控制的比例系数如果太小，即调节后的电位器转角与位置L的差值太小，调节的力度不够，使系统输出量变化缓慢，调节所需的总时间过长。
比例系数如果过大，即调节后电位器转角与位置L的差值过大，调节力度太强，将造成调节过头，甚至使温度忽高忽低，来回震荡。
增大比例系数使系统反应灵敏，调节速度加快，并且可以减小稳态误差。
但是比例系数过大会使超调量增大，振荡次数增加，调节时间加长，动态性能变坏，比例系数太大甚至会使闭环系统不稳定。
可编程序控制器模拟量及PID算法应用案例
机器人制作 控制工程基础(第3版) 过程控制原理与系统 自动检测技术 信息科学与技术导论 大规模系统构架建模及其开发技术 Web程序设计 Visual Basic程序设计 数据结构 实用工具软件简明教程 程序设计导引及在线实践 编译原理课程设计 基于Linux的Oracle数据库管理 可编程控制器原理、应用与实训 微机原理与接口技术 PIC单片机原理与接口技术 网络系统集成项目实践 2.0网站开发实例教程
自动控制原理 数字逻辑 数据结构算法解析
数字逻辑
DSP技术与应用实例(第2版)
数据库原理与设计
CMMI和集成化软件研发管理
XBRL数据集成处理与分析
微机原理与接口技术 计算机仿真技术第二版
动态网页设计实训教程
人工智能技术及应用
过程控制仪表 工业控制计算机系统及应用 系统与数据恢复技术 数据库语言程序设计 数字信息模式识别理论与应用 数字逻辑与数字系统(第四版)
复杂问题决策支持模式研究 信息安全技术 自然计算与网络智能 Flex与ActionScript编程 信息存储与检索(第二版) 传感器技术及应用实例 智能仪表原理与设计技术 数据结构:从应用到实现(Java版) 计算机编译原理 LINUX系统管理(影印版) 松翰SN8P2700系列单片机原理及应用技术 2.0网络数据库开发 互联网应用理论与实践教程 微型计算机原理与接口技术 蚁群优化算法 MATLAB/Simulink与控制系统仿真 不等式机器证明与自动发现 计算智能与计算电磁学 执行元件及控制 复杂系统智能评价方法与应用
Java语言实用教程(第2版) 基于VB和SQL的数据库编程技术 汇编语言程序设计 编译原理 网络操作系统案例教程 开源软核处理器OpenRisc的SOPC设计 现场总线系统监控与组态软件 嵌入式系统 芯片级主板维修标准教程 MSP430单片机基础与实践 80C51嵌入式系统教程 网络控制系统与应用 网络安全技术实用教程 遥感图像处理理论与实践 微机原理与汇编语言 软件工程基础 自动控制原理与系统 无线传感器及元器件:网络设计与应用 智能仪器原理与设计
面试试讲 PID控制原理及应用
0.6
0.4
0.2
0
0
2
4
6
8
10
2. PID参数整定
2.4 工程整定法实例
第一步整定比例系数，使得输出波形为平稳地由大到 小且第一个波峰的峰值为第二波峰峰值的四倍。
接着从小到大依次取值5、10、15、20、25。
1.2
1
③ Kp=15 0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
2
4
6
8
10
1.4
1.2
1
0.8
① KD=5 0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
5
6
2. PID参数整定
2.4 工程整定法实例
第三步整定微分系数，使得系统快速达到稳态。
接着从小到大依次取值5、10、15。
1
0.8
0.6
② KD=10 0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
5
6
2. PID参数整定
2.4 工程整定法实例
第三步整定微分系数，使得系统快速达到稳态。
从仿真结果可以看出最佳值在1.5~2之间，取1.7为下 一步确定微分系数做准备。
2. PID参数整定
2.4 工程整定法实例
第三步整定微分系数，使得系统快速达到稳态。
在simulink中建立比例积分微分模型：
2. PID参数整定
2.4 工程整定法实例
第三步整定微分系数，使得系统快速达到稳态。
接着从小到大依次取值5、10、15。
2.4 工程整定法实例
选取传递函数：
PLC关于模拟量的处理
模拟量的处理1、模拟量的规范化读入模拟量输入模块的输入信号都与实际的物理量相对应，如用一个液位传感器-变送器来测量罐的液位，测量范围为0～500L，对应的输出电压为0～10V。
假设将该模拟量信号接入模拟量输入模块，对应于0～10V的电压信号，其转换值为0～27648，该数值应该进一步转换为实际物理量值（如：0～500L），这个过程称为“规范化”。
在STEP7的标准库中有可用于模拟量规范化的功能FC105，使用FC105（符号名为“SCALE”）可以将从模拟量输入模块所接收的整型值转换为以工程单位表示的介于下限（LO_LIM）和上限（HI_LIM）之间的实型值。
IN：欲转换为以工程单位表示的实型值的输入值（整数类型），可直接从模拟量输入模块接收数据；LO_LIM：以工程单位表示的下限值，实数类型；HI_LIM：以工程单位表示的上限值，实数类型；OUT：规范化后的值（物理量），实数类型；BIPOLAR：“1”表示输入值为双极性，“0”表示输入值为单极性。
示例说明，如果I0.0为“1”且M0.0为“0”，则可将地址为288的模拟量输入通道值（0～27648）转换为介于0.0和500.0之间的实型值，并写入MD104。
PIW288 为27648（01101100，00000000）MD104显示的值为500.00（注意MD104的值为实数显示）；PIW288为27036（01010001，00000000）MD显示的值为375.00；PIW288为13824（00110110，00000000）MD104显示的值为250.00；PIW288为6912（00011011，00000000）MD显示的值为125.00。
FC105的功能可用下式表示：常数K1和K2根据输入值是双极性还是单极性来设置。
假定输入整型值介于-27648与27648之间，则K1=-27648.0，K2=+27648.0；假定输入整型值介于0和27648之间，则K1=0.0，K2=+27648.0。
PID调节-指令用法与设置步骤-模拟量和PWM-自编
S7-300的PID调节一．PID的应用场合PID调节（P比例，I积分，D微分）：常用于需要用温度，液位，压力等闭环控制动作的场所。
常用的PID调节有三种：A.用温控等仪表进行调节，但是一般常规仪表只有一路PID控制通道，如果要实现多路PID控制，就需要很多仪表，成本过高，且不便于集中处理。
B.用PLC中的FB41/FB58块（模拟量输出控制，FB41/FB58 就相当于我们常规仪表里的控制器，FB58是专用于温度控制的块，但是占CPU 资源过大），需要用到的硬件为：1. PLC：CPU及模拟量输入输出模块；2. 传感器：接收压力，温度等信号；3. 变送器：将温度，压力等信号转换成电流或电压信号，依所用的模块可以取舍，例如如果PLC模拟量输入模块带有RTD模块（直接接热电阻信号）的功能，温度变送器可以不用；4. 功率调节器（调压模块）{必备}：接入模拟量输出模块，用模拟量输出的调节，调节电压大小，进行恒定的输出，控制被执行元件（例如加热器）；5.加热/加压器：最后的执行元件，接在功率调节器上，用来升/降温度和压力等；简易结构如下图：C.对于无法用模拟量控制的硬件，比如冷却风扇的启停等，只能用开关量控制，可以用PID算法（PWM）控制固态继电器(SSR)的通断，实现对温度的控制（FB41联合FB43,或者FB41联合FB59或者FB58联合FB59使用，FB58，FB59是专用于温度调节的块，但是占用CPU资源过大）。
控制原理：温度传感器检测到传感器的温度信号，经温度变送器将温度值转换成4~20mA的电流信号，送入PLC AI模块。
PLC把这个测量信号经过标度变换与设定值比较得到偏差，经PID运算后，发出PWM控制信号，经PWM来控制固态继电器的通断，来间接调节加热元件等的通断，从而实现温度的连续控制。
需要的元器件：1.固态继电器：与方法B相比，是将B中的功率调节器换成了固态继电器；2.其他与B类似，如果PLC模拟量输入模块带有RTD模块（直接接热电阻信号）的功能，温度变送器可以不用；二．下面主要介绍方法B和C的原理和程序编写：二．1 方法B—用PLC中的FB41块（模拟量输出控制）：PLC需要用到的块为：OB35,FB41,FC105（若用RTD模块接收温度可不用）,FC106。
第5章 西门子S7-200系列PLC模拟量,PID指令及应用
输入端子 工作电源
增益电位器 DIP开关
单极性模拟量 SW1 ON SW2 OFF ON SW3 ON OFF
满量程输入
分辨率
0～10V 0～5V 0～20mA
2.5mV 1.25mV 5μA 分辨率
双极性模拟量 SW1 OFF SW2 OFF ON SW3 ON OFF
满量程输入
±5V ±2.5V
M X 1.0 MPn MDn
当 M n 1 .0 时
当 M n 0 .0 时
M X ( MPn MDn )
、
第N次采样 时的比例项
第N次采样 时的微分项
为了实现平滑切换，系统会作下列调整：
SPn PV n
Mx Mn
//给定值=过程变量
PVn 1 PVn //过程变量前值=过程变量当前值
●从输入通 道 AIW0对 单极性模拟 量进行采样、 转换，并填 入回路参数 表程序。
标准化实数 16位有符号整数 ● 回路输出转化的步骤： 计算公式： R 浮点型 M n offset Span
控制对象不同，对特性要求不同，选择的 PID回路类型也不同。必须根据系统对动态品 质、稳态精度和调节速度的要求来合理选择P、 I、D回路中的一种或多种控制类型。
2.5mV 1.25mV
◆ 模拟量输出模块 EM232的特性
● 模拟量输出模块 EM232 的D/A 转换精度: 提供 12位的D/A转换器 。
（EM232）
输出端子 工作电源
※ 每个输出模块有二路输出（3个端子一组） ※ 可以输出±10V电压或0～20mA电流信号； ◎ 电压负载时：V0端接负载正极、 M0 接负 载负极。 ◎ 电流负载时：I0端接负载正极、 M0 接负 载负极。 ※ 模块需要直流24V工作电源。
第7章PLC在模拟量闭环控制中的应用
1 TI
t
e(t)dt TD
0
de(t dt
)
]
M
initial
2．PID控制器的数字化 上式中的积分对应于图7-7中误差曲线e(t)与坐标轴包围的面积（图中的灰 色部分）。一般用图7-7中的矩形面积之和来近似精确积分。 在误差曲线e(t)上作一条切线，该切线与 x 轴正方向的夹角 α 的正切值tgα 即为该点处误差的一阶导数de(t)/dt。
7.2.3 PID参数整定的实验
用作者编写的子程序“被控对象”来模拟PID闭环中的被控对象（见图715），被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节，其增益为GAIN，3个惯 性环节的时间常数分别为TIM1～TIM3。DISV是系统的扰动输入值。
主程序中T37和T38组成了方波振荡器，用 来提供周期为60s、幅值为20.0%和70.0%的方 波设定值。在主程序中调用PID向导生成的子 程序PID0_CTRL。CPU按PID向导中组态的采 样 周 期 调 用 PID 中 断 程 序 PID_EXE ， 在 PID_EXE中执行PID运算。PID_EXE占用了定 时中断0，模拟被控对象的中断程序INT_0使
用定时中断1。 设定值Setpoint_R是以百分数为单位的浮点
数。Auto_Manual（I0.0）为ON时为自动模式。
实际的PID控制程序不需要调用子程序“被控对象”，在主程序中只需要调 用子程序PID0_CTRL，其输入参数PV_I应为实际使用的AI模块的通道地址 （例如AIW0），其输出参数Output应为实际使用的AO模块的通道地址（例如 AQW0）。
6．变送器的选择 AI模块的电压输入端的输入阻抗很高，微小的干扰信号电流将在模块的输入 阻抗上产生很高的干扰电压。远程传送的模拟量电压信号的抗干扰能力很差。 电流输出型变送器具有恒流源的性质，恒流源的内阻很大。PLC的AI模块的 输入为电流时，输入阻抗较低，例如250。干扰信号在模块的输入阻抗上产生 的干扰电压很低，模拟量电流信号适用于远程传送。
第三章--PID控制
k1
u(k1)KPe(k1)KI e(j)KD[e(k1)e(k2)] j0
u(k)u(k)u(k1) KP[e(k)e(k1)]Kie(k)KD[e(k)2e(k1)e(k2)]
增量型控制算式具有以下优点： (1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分，控制算
偏差的微分调节来消除系统惯性的影响，提高动态响应
速度，这就形成了按偏差PID调节的系统。其控制结构
如下图所示。
23
KP
r(t)
e(t)
KP
TI s
KPTDs
u(t)
y(t)
G0(s)
模拟PID控制器图的5.7微分模方拟程PID为控制: 系统
u(t) KP[e(t)T1I
t
e(t)dt
0
TD
de(t)] dt
以前，我们在设计连续系统时，只要给定被控对象的模型， 期望的性能指标，我们就可以设计了。因此，我们设计的第一步 就是找一种近似的结构，来设计一种假想的连续控制器D(S)，这 时候我们的结构图可以简化为：
r(t) + e(t)
u(t)
y(t)
_
D(s)
G(s)
已知G(S)来求D(S)的方法有很多种，比如频率特性法、根轨迹 法。
第三章 数字控制器模拟化设计
1
参考文献
王正林.过程控制与Simulink应用 刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真
2
第一节 模拟控制器与数字控制器
在数字控制系统中用数字控制器代替模拟控制器。
控制过程如下：首先通过模拟量输入通道对控制参数进行 采集，并将其转换为数字量，然后送入计算机后按一定的 算法进行处理到期望的控制 效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
项目：将采集到的模拟量进行处理， 得到相应的工程量
使用一个0~20mA的模拟量输入信号，在S7内部对 应的数字量0~32000；对于4~20mA的信号对应的 数字量6400~32000。如果对于两个传感器，量程 都是0~16MPa，一个是0~20mA，一个4~20mA。 则相同的压力下转换成的数值不同。 演示箱中有一个Pt100温度传感器，通过500Ω电阻 将4~20mA电流信号转换成为2~10V电压信号送到 PLC的模拟量输入端，对应的温度范围0~100°C， 则转换公式为：T=(100-0)(AIW0-6400)/(320006400)+0
ON 单极性
增益选择
衰减选择
OFF
OFF OFF ON OFF ON OFF
双极性
※1 ※10 ※100
ON
ON OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF ON
ON
无效
0.8 0.4 0.2
EM235输入模拟量分辨率设置（单极性）
单极性
SW 1 SW 2 SW 3 SW 4 SW 5 SW 6
EM235输入/输出数据字格式
输出映像寄存器AQWXX和输入映像寄存器 AIWXX的低4为零。 双极性时最高位为符号位，数据位为12位。 单极性时为最高位。
模拟量处理
假设模拟量的标准信号A0~Am（如：4~20mA),经过AD转换后的数值为 D0~Dm(如6400~32000），设模拟量信号为A，经过AD转换后数值为D， 则其关系为线性关系：
模拟量输出：输出点数1 模拟量输出点数 1
数据格式：
信号范围：电压±10V,电流输出0~20mA
电压-32000~+32000，电流0~32000. 电压12位，电流11位 。
EM235的DIP设置
用DIP开关1~6设置模拟量ຫໍສະໝຸດ 性，增益和衰减。 EM235DIP开关
SW1 SW2 SW3
单/双极性 选择 SW4 SW5 SW6
D D0 A ( Am - A0 ） A0 Dm - D0 A A0 D ( Dm - D0 ) D0 Am - A0
举例：以4~20mA为例：Dm=32000,Am=20mA,D0=0,A0=0,因此4mA模 拟量对应的数字量为：32000/5=6400。其它模拟量为X1600。假如模拟 量的转换后的值为12800，其模拟量的值为12800/1600=8mA。
OFF OFF OFF ON OFF OFF ON
OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF ON
OFF ON
EM235输入模拟量分辨率设置（双极性）
双极性
SW1 SW2
ON OFF OFF ON
满量程输入 分辨率
SW5
OFF OFF
SW3 SW4
输入点数 4
电压单极性：0~10V,0~5V，0~1V, 0~500mV, 0~100mV, 0~50mV
电压双极性： ± 10V，±5V, ±2.5V， ±1V, ±500mV, ±250mV, ±100mv, ±50mv.
输入范围 数据格式
电流：0~20mA. 双极性，全量程范围-32000~32000，单极性 0~32000.
一、项目目的
掌握扩展模块的接线及设置。 掌握模拟量模块的选择及编制方法。
EM235扩展模块接线
模块上方为4路模拟信 号输入端。三个端子为 一组。 对于电压信号接在x+、 X-之间。 对于电流信号，将RX 和X+短接后接电流输入 信号+端，不实用的输 入端短接。
EM235的技术参数
模拟量输入特性
模拟量处理
任务情景
在工业控制中常常需要定值控制或随动控制。这种情况需要 传感器对输出量进行采样，然后根据采样结果对输出量进行 自动调节。 一般传感器输出的是模拟电信号，需要将其转化为数字量后 PLC才能进行处理。而处理后输出的结果是数字量，也需要 将其还原成模拟量输出。 一般传感器或者变送器输出0~10V或者4~20mA的电信号。 西门子-200系列PLC常用模拟量扩展模块有：EM231（4路 模拟量输入模块），EM232（2路模拟量输出模块）EM235 （4路输入1路输出）。均为12位转换器。
125uv 250uv 500uv
ON
OFF OFF
OFF
ON OFF
OFF
OFF ON
OFF
OFF OFF
OFF
OFF OFF
OFF
OFF OFF
±2.5v
±5v ±10v
1.25mv
2.5mv 5mv
EM235模块的输入校准
模拟量输入模块在使用前应该校准，在出厂之前已经校准过， 但是如果OFFSET和GAIN电位器被调整之后，需要重新进 行校准。 校准的具体方法是： 切断模块电源选择输入范围。 接通模块电源使其稳定15分钟。 用一个变送器、一个电压源或者一个电流源，将零值信号加 到一个输入端。 读取输入通道在CPU模块中的测量值。 调节OFFSET偏置电位器使得读出数值为零，或者为所需的 数据。 将一个满度值信号加到输入端上，调节GAIN增益电位器， 直到读出值为32000或者所需的数据值。 必要时需要反复多次调试。
EM231模拟量模块DIP开关状态组 合表
SW1 ON 单极性输入 SW2 SW3 OFF ON ON OFF 满量程 输入 0~10V 0~5V 0~20mA 分辨率
SW1 OFF
双极性输入 SW2 SW3 OFF ON ON OFF
2.5mV 1.25mV 5uV 满量程输 分辨率 入
±5V ±2.5V 2.5mV 1.25mV
转换程序
使用EM231热电偶（热电阻）模块
常用加热器控制有双位控制和定值控制两种 类型。 双位控制可以直接使用温控仪配合交流接触 器实现，电路简单但是控制精度低。 定制控制常用PID调节的方法使得温度定格在 给定值上，波动很小。定制控制需要使用模 拟量模块与感温元件构成。
例5.1
某温度变送器-10°~60°与4~20mA对应， T°时转换的数值为：T×70/16-10,例如 T=0°转换后的数值为4+10×16/70=6.3mA。
EM231模拟量输入扩展模块
EM231是将输入的模拟量转化成数字量的模块，具 有四路模拟量输入（每三个端子一路），电压输入 时接A+、A-，电流输入时接RC、C+、C-(RC与C+ 短接，未用的输入通道短接）,需要24V电源接到模 块的M和L+。 可选输入信号类型有：电压型、电流型、热电阻性、 热电偶型四种。 DIP开关的三种组合状态用于设定输入信号的量程， 增益电位器GAIN用于调整增益，使得输入信号为满 量程时对应的数字量为32000。
0~50mv 0~100mv 0~500mv 0~1v 0~5v 0~20mA 0~10v 1.25uv 25uv 125uv 250uv 1.2mv 5uA 2.5mv 满量程输入 分辨率
OFF OFF OFF ON OFF ON ON ON ON OFF ON OFF ON
OFF ON OFF ON ON ON
OFF OFF ON ON
SW6
OFF OFF ±25mv ±50mv 1.25uv 25uv
OFF
ON OFF OFF
OFF
OFF ON OFF
ON
OFF OFF ON
ON
OFF OFF OFF
OFF
ON ON ON
OFF
OFF OFF OFF
±100mv
±250mv ±500mv ±1v
50uv